JPH06193742A - Ferromagnetic fluid seal centering ring - Google Patents

Ferromagnetic fluid seal centering ring

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Publication number
JPH06193742A
JPH06193742A JP5253364A JP25336493A JPH06193742A JP H06193742 A JPH06193742 A JP H06193742A JP 5253364 A JP5253364 A JP 5253364A JP 25336493 A JP25336493 A JP 25336493A JP H06193742 A JPH06193742 A JP H06193742A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
centering ring
shaft
seal
pole piece
centering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5253364A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
William B Mraz
ウイリアム・ビー・ムラズ
Jr Thomas J Black
トーマス・ジェイ・ブラック,ジュニア
Paul E Mcmahan
ポール・イー・マクマハン
Larry A Hufford
ラリー・エイ・ハッフォード
David T Mooney
デイヴィッド・ティ・ムーネイ
Robert C Watkins
ロバート・シー・ワトキンス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ferrofluidics Corp
Original Assignee
Ferrofluidics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ferrofluidics Corp filed Critical Ferrofluidics Corp
Publication of JPH06193742A publication Critical patent/JPH06193742A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/40Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
    • F16J15/43Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid kept in sealing position by magnetic force
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25BTOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B27/00Hand tools, specially adapted for fitting together or separating parts or objects whether or not involving some deformation, not otherwise provided for
    • B25B27/0028Tools for removing or installing seals
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826Assembling or joining
    • Y10T29/49895Associating parts by use of aligning means [e.g., use of a drift pin or a "fixture"]

Abstract

PURPOSE: To hold a centering ring near a ferrofluidic seal released from a seal by bursting due to overpressurization by releasably attaching the centering ring to a ferrofluidic seal module comprising an annular magnet and pole pieces all assembled into a seal housing, and mounting the module about a shaft via the ring. CONSTITUTION: This ferrofluidic seal module 10 attached to a housing 28 axially surrounding a magnetically permeable shaft 12 comprises an annular magnet 18, annular pole pieces 14, 16 and a housing 100, and a centering ring 26 can be attached thereto. The centering ring 26 has an outer edge 33 which fits tightly within the housing 100 and an inner edge 31 which engages the shaft 12 when the module 10 is installed around the shaft 12, and mounting of the centering ring 26 to the shaft 12 assures a desired gap G between the inner edge 35 of each pole piece 14, 16 and the shaft 12. The centering ring 26 is removed after the module 10 has been centered.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は強磁性流体シールに関
し、より詳しくは、強磁性流体シールがそれを用いる装
置上で所定位置に設けられた場合に、かかるシールをシ
ャフトの周囲でセンタリングするための機構に関するも
のである。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to ferrofluidic seals and, more particularly, to centering a ferrofluidic seal about a shaft when the ferrofluidic seal is in place on the device in which it is used. It is related to the mechanism of.

【0002】[0002]

【従来の技術】強磁性流体シールは、回転シャフトがシ
ールされねばならない用途において、気体及びその他の
汚染物質に対する気密シールをもたらすために、一般的
に用いられている。強磁性流体シールは、コンピュータ
の磁気ディスク格納ユニットにおいて、モータ領域とデ
ィスク領域との間の障壁として用いられており、汚染物
質がディスク領域に到達するのを防止している。また、
半導体ウェーハの超高真空処理のために設計されたロボ
ットアクチュエータ用、高真空環境における回転アノー
ドのシール用、及び精油所や化学プラントにおけるポン
プ用に用いられている。
Ferrofluidic seals are commonly used to provide a hermetic seal against gases and other contaminants in applications where rotating shafts must be sealed. Ferrofluidic seals are used in computer magnetic disk storage units as a barrier between the motor area and the disk area to prevent contaminants from reaching the disk area. Also,
It is used for robot actuators designed for ultra-high vacuum processing of semiconductor wafers, for sealing rotating anodes in high vacuum environments, and for pumps in refineries and chemical plants.

【0003】強磁性流体シールは、他の構成部材に対し
て静的又は回転的な関係を有する、どのような構成部材
をシールするためにも用いることができる。このような
シールは通常、回転シャフトの周囲で静止状態にとどま
るように装着されるが、固定シャフトをシールし、その
周りでハブが回転するように装着することも可能であ
る。シールは大体は、回転シャフトと固定シールの表面
の間のギャップに強磁性流体を用いることを通じて動作
し、この強磁性流体をギャップ内に気密な液体Oリング
として保持し、集中させるための所望の磁束経路をもた
らすために、環状の磁石を含むものである。強磁性流体
シールは典型的には、軸方向に磁化した環状の永久磁石
と、この磁石を挟み込む、一対の磁気透過性の環状極部
片とを含み、極部片の内側周縁がシャフトの表面を向い
て延在し、それとの間に狭い非接触ギャップを形成する
ようになっている。
Ferrofluidic seals can be used to seal any component that has a static or rotational relationship to another component. Such seals are typically mounted so that they remain stationary around the rotating shaft, but it is also possible to seal the stationary shaft around which the hub rotates. The seal operates mostly through the use of a ferrofluid in the gap between the rotating shaft and the surface of the stationary seal, which is desired to hold and concentrate the ferrofluid in the gap as a hermetic liquid O-ring. An annular magnet is included to provide a magnetic flux path. Ferrofluidic seals typically include an axially magnetized annular permanent magnet and a pair of magnetically permeable annular pole pieces sandwiching the magnet, the inner periphery of the pole pieces being the surface of the shaft. It extends toward and forms a narrow non-contact gap with it.

【0004】強磁性流体シールは、種々の密封のニーズ
に対処するように構成、配列されてきている。1段階強
磁性流体シールは、単一の磁石と磁気的に導通している
単一の環状極部片を、磁気透過性のシャフトを取り囲ん
で近接配置することにより生成することができる。強磁
性流体は、磁石により生成される磁場により、極部片/
シャフトのギャップに保持され、この磁場は、磁石と極
部片、ギャップ及びシャフトを含む磁気回路を辿る。1
段階シールにおいては好ましくは、やはりシャフトに近
接する第2の環状極部片であって、磁石の他方の極と磁
気的に導通しているものを用いることが有利である。こ
の第2の極部片とシャフトとの間のギャップは、一般に
は強磁性流体を含まないが、1段階シールにおいて強磁
性流体が保持されているギャップの両端の磁束を増強せ
しめて、シールの圧力性能を増大させるようになってい
る。
Ferrofluidic seals have been constructed and arranged to address a variety of sealing needs. A one-step ferrofluidic seal can be created by placing a single annular pole piece in magnetic communication with a single magnet in close proximity around a magnetically permeable shaft. The ferrofluid is caused by the magnetic field generated by the magnet to
Held in the gap of the shaft, this magnetic field follows a magnetic circuit that includes the magnet and pole pieces, the gap and the shaft. 1
In the staged seal, it is advantageous to use a second annular pole piece, also adjacent to the shaft, which is in magnetic communication with the other pole of the magnet. The gap between the second pole piece and the shaft is generally free of ferrofluid, but in a one-stage seal it enhances the magnetic flux across the gap in which the ferrofluid is retained to enhance the seal's It is designed to increase pressure performance.

【0005】或いはまた、第2の極部片とシャフトとの
間のギャップに強磁性流体を含有させて、2段階シール
を生成させることもできる。本出願人に譲渡され、1991
年5月28日に発行された米国特許第5,018,751号及び198
5年3月26日に発行された米国特許第4,506,895号は、上
記の2段階強磁性流体シールを記述している。
Alternatively, a ferrofluid can be included in the gap between the second pole piece and the shaft to create a two-stage seal. Assigned to the applicant, 1991
US Pat. Nos. 5,018,751 and 198 issued May 28, 1985
U.S. Pat. No. 4,506,895, issued March 26, 1993, describes a two-stage ferrofluidic seal as described above.

【0006】加えて、強磁性流体シールは、どのような
数の段を含むこともできる。即ちシールは複数の個別の
極部片を含むことができ、或いは極部片(単数又は複
数)が複数のリッジ(尾根状部分)及び溝を含み、各々
のリッジがシャフトと近接して極部片とシャフトとの間
に環状のギャップを画定するようにもできる。強磁性流
体はこれらのギャップの幾つか又は全てに保持されて、
多段階強磁性流体シールが形成される。
In addition, the ferrofluidic seal can include any number of steps. That is, the seal may include a plurality of individual pole pieces, or the pole piece (s) may include a plurality of ridges and grooves, each ridge proximate the shaft. It is also possible to define an annular gap between the piece and the shaft. Ferrofluids are retained in some or all of these gaps,
A multi-stage ferrofluidic seal is formed.

【0007】強磁性流体シールの極部片に関して、また
極部片、シャフトを支持する軸受け及び強磁性流体シー
ルシステムの他の構成部材の間の関係に関しては、種々
の配列及び設計からなる多数の実施形態が存在してい
る。例えば、リッジ及び溝を極部片(単数又は複数)で
はなくシャフトに形成して、1段階又は多段階の強磁性
流体シールを画定することができる。極部片(或いは極
部片における幾つかのリッジの1以上)はテーパを有す
ることができ、又は特定の幅を有し、或いは他のリッジ
又は極部片のそれとは異なる同心半径を有することがで
きる。これらのような幾何学的な多様性は、全体的な強
磁性流体シールの構成の特定の性質、例えば強磁性流体
の保持に関する特定のギャップの寿命、好ましい熱消
散、シャフト又はハブの高速回転における強磁性流体の
飛散の防止、1以上の環状ギャップにおける強磁性流体
の選択的保持、及びその他の特性を、用途に合わせて仕
立てることを可能にする。
Regarding the pole pieces of the ferrofluidic seal, and the relationship between the pole pieces, the bearings that support the shaft, and the other components of the ferrofluidic seal system, there are a number of different arrangements and designs. Embodiments exist. For example, the ridges and grooves can be formed in the shaft rather than the pole piece (s) to define a one-step or multi-step ferrofluidic seal. The pole piece (or one or more of some ridges in the pole piece) may have a taper, or may have a particular width, or have a different concentric radius than that of other ridges or pole pieces. You can Geometrical variability, such as these, in certain properties of the overall ferrofluidic seal configuration, such as life of certain gaps for retention of ferrofluid, favorable heat dissipation, high speed rotation of the shaft or hub. Prevents ferrofluid splattering, selectively retains ferrofluid in one or more annular gaps, and allows other properties to be tailored to the application.

【0008】強磁性流体シールの適切な動作にとって重
要なことは、極部片(単数又は複数)をシャフトに関し
て同心的に正確に装着させることである。シャフトの周
囲での極部片の不正確なセンタリングは、極部片とシャ
フトとの間で結果的に得られる環状ギャップの幅が不均
一になるという結果を招来する。一般には、シャフトと
最も近接するのは極部片(単数又は複数)であり、これ
らについてのセンタリングが最も重要になる。しかしな
がら、強磁性流体シールを形成する他の構成部材もま
た、シャフトと近接し得るものである。例えば、環状の
磁石が極部片により挟み込まれ、この磁石と極部片とが
すべて同一の内径を有することがあり得る。強磁性シー
ル構成のうち、シャフトに近接する全ての構成部材(特
に最も近接する構成部材)をセンタリングすることが重
要であることが理解されよう。しかしながら以下では、
「シール」とは、強磁性流体シールの構成部材であっ
て、シャフトに近接し、またそれに関してセンタリング
が重要となる構成部材を参照するものとする。
Important to the proper operation of the ferrofluidic seal is the accurate mounting of the pole piece (s) concentrically with respect to the shaft. Inaccurate centering of the pole pieces around the shaft results in a non-uniform width of the resulting annular gap between the pole pieces and the shaft. Generally, the pole piece (s) are closest to the shaft, and centering about them is of paramount importance. However, other components forming the ferrofluidic seal may also be in close proximity to the shaft. For example, it is possible that an annular magnet is sandwiched by pole pieces, and the magnet and pole pieces all have the same inner diameter. It will be appreciated that it is important to center all components (particularly the closest component) of the ferromagnetic seal arrangement proximate the shaft. However, in the following,
"Seal" shall refer to a component of a ferrofluidic seal that is adjacent to the shaft and for which centering is important.

【0009】シールがシャフトと同心に設けられない場
合には、磁場はシャフトの周囲で対称的な経路を辿ら
ず、磁束はギャップが最も狭い部分で増大され、最も広
いギャップの部分で減少されることになる。この不均一
な分布はまた、流体が動作の最中に均等に流動すること
を妨げ、かかる流体の加熱蒸発、又はギャップ領域から
の飛散を生じうる。従って、シャフトがハウジングに関
して静止しており又はゆっくりと回転している場合、強
磁性流体は環状ギャップ内で均等に分布されず、ギャッ
プの最も狭い部分に引き込まれて、最も幅の広い部分に
は適切な密封強度を維持するには不十分な流体しか残さ
れない。このような密封強度の不適切さは、シールを横
切る差圧しきい値の、通常の場合に生ずるよりも低い値
において、シールの「バースト」を導き得るものであ
る。本出願人に譲渡され、1983年10月4日に発行された
米国特許第4,407,518号は、強磁性流体のバーストをグ
ラフ的に示している。
If the seal is not concentric with the shaft, the magnetic field does not follow a symmetrical path around the shaft and the magnetic flux is increased at the narrowest gap and reduced at the widest gap. It will be. This non-uniform distribution can also prevent the fluid from flowing evenly during operation, resulting in heat evaporation of such fluid or splashing from the gap region. Therefore, if the shaft is stationary or slowly rotating with respect to the housing, the ferrofluid will not be evenly distributed in the annular gap and will be drawn into the narrowest part of the gap and into the widest part. There is insufficient fluid left to maintain a proper seal strength. Such inadequate sealing strength can lead to a "burst" of the seal at a lower differential pressure threshold across the seal than would normally occur. U.S. Pat. No. 4,407,518, assigned to the applicant and issued on October 4, 1983, graphically illustrates bursts of ferrofluid.

【0010】強磁性流体シールの性質は、それらがかか
るバーストの後にもある程度まで「自己治癒」すること
にある。即ち、バーストに際してシールから放出された
強磁性流体であって、シールからある所定距離以上に遠
ざからず、シールの磁場の届く範囲内にあるものは、有
効な密封領域へと引き戻される。しかしながら、各々の
バーストについては一般的に、シールからの強磁性流体
の正味の喪失が生じ、従ってシールの過圧が繰り返して
生じた場合には、密封圧力性能の減少という結果がもた
らされる可能性がある。
The nature of ferrofluidic seals is that they "self-heal" to some extent even after such bursts. That is, ferrofluids released from the seal during a burst that are not more than a certain distance away from the seal and are within the reach of the magnetic field of the seal are drawn back into the effective seal area. However, for each burst, there is generally a net loss of ferrofluid from the seal, and therefore repeated seal overpressure can result in reduced sealing pressure performance. There is.

【0011】加えて、どのような回転シャフトについて
も、動的な偏心が本来的にあるから、強磁性流体シール
の不正確なセンタリングに基づくシャフトの偏心性に起
因するものは、最小限とされねばならない。非常に高速
回転するシャフト、或いは軸受けにより比較的不均一に
支持されたシャフト(例えばシャフトが長く張り出すこ
とができるように)は、過剰な動的偏心を示す。また、
老朽化した軸受けにより支持されているシャフトは、受
け入れることのできないほどの動的偏心を示す場合があ
る。かかる動的偏心性は特に、2つの顕著な問題点を生
ずる。第1に、シャフトがシールの一部と接触してシー
ルを歪め、或いは磁気的な短絡を生じて、その動作に悪
影響を及ぼす可能性がある。シャフトもまた、かかるシ
ールとの接触により損傷を受ける。第2に、回転の間に
シャフトが最も偏心変位された場合に、結果として生ず
る不均一な環状ギャップは、ギャップが最も広い部分で
弱くなっている強磁性流体シールを形成する。よって、
上述したようなバーストが、シールの弱くなっている部
分で生じうる。従って、シールがシャフトの周囲で正確
にセンタリングされることが、強磁性流体シールの動作
にとって重要であり、またシャフトの損傷を防止する上
で望ましい。
In addition, because of the inherent dynamic eccentricity of any rotating shaft, the contribution from shaft eccentricity due to inaccurate centering of the ferrofluidic seal is minimized. I have to. Very fast rotating shafts, or shafts that are relatively unevenly supported by bearings (e.g., so that the shaft can be extended over time), exhibit excessive dynamic eccentricity. Also,
Shafts supported by obsolete bearings may exhibit unacceptable dynamic eccentricity. Such dynamic eccentricity in particular gives rise to two significant problems. First, the shaft may come into contact with a portion of the seal and distort the seal, or cause a magnetic short circuit, adversely affecting its operation. The shaft is also damaged by contact with such seals. Second, if the shaft is most eccentrically displaced during rotation, the resulting non-uniform annular gap forms a ferrofluidic seal that is weaker at the widest portion of the gap. Therefore,
Bursts such as those described above can occur at the weakened portion of the seal. Therefore, accurate centering of the seal around the shaft is important to the operation of the ferrofluidic seal and is desirable in preventing shaft damage.

【0012】通例、シャフトの周囲でのシールの正確な
センタリングは、シャフトを支持する軸受け及びシール
を、共通のハウジング内で正確に案内する(整合させ
る)ことによって行われている。この方法の正確さは、
ハウジング内におけるシャフトのセンタリングの正確さ
と、シールが案内される表面の正確さに依存している。
このような仕方でのシャフト/シールの配列構成は好適
には、1カ所において実行されて、全体の正確さが確保
される。
Accurate centering of the seal around the shaft is usually accomplished by accurately guiding (aligning) the bearings and seals that support the shaft within a common housing. The accuracy of this method is
It depends on the accuracy of the centering of the shaft within the housing and the accuracy of the surface on which the seal is guided.
Shaft / seal arrangements in this manner are preferably performed in one place to ensure overall accuracy.

【0013】しかしながら場合によっては、シールをハ
ウジング内に収容することができず、またシャフトが正
確に設けられたハウジングに関して案内することができ
ず、シールをシャフトに関して正確な関係付けでもって
軸受けに近接して設けることができず、シールが設けら
れるハウジングにシールを収容するための凹部を設ける
ことができず、既存の凹部とシャフトとの同心性を検証
することが不具合又は不可能であり、或いはシャフト上
へとシールをスライドさせるためにシャフトの端部にア
クセスすることができないことがある。付加的な密封性
能を必要とする既存の装置に対して強磁性流体シールを
装着する場合、強磁性流体シールを用いている装置の構
成部材を修理又は交換する場合、強磁性流体シールを交
換する場合、或いは「現場で」、即ち精密機械及び組み
立て設備から離れて他の作業を行う場合に、これらの状
況の何れかに遭遇することは稀ではない。顕著な例を次
に示す。精油ポンプにおいては、揮発性液体の漏出の結
果として流出する、何らかの揮発性ガスを抑制すること
が、ますます重要になっている。精油ポンプの動作は典
型的には、モータにより駆動され第1のハウジング内で
精密軸受けにより支持されるシャフトを含み、このシャ
フトは保守空間として役立つスペース及び機械的な表面
シールを介して第2のハウジング、即ちポンプ領域へと
通過し、第2のハウジング内ではインペラがシャフトに
より駆動されて、ガソリンの如き液体を押しやるように
なっている。機械的表面シールは軸受けではなく、如何
なる程度の位置的な精度でもっても、シャフトを支持す
ることはない。機械的表面シールは、潤滑を行うため
に、シールの面を横切る少量の漏出に依存している。最
新技術の低放出シールは、実際には液体ではなく、その
面における蒸気でもって作動している。従って、揮発性
蒸気がゆっくりと、しかし連続的に、保守空間及び大気
中へと放出される。揮発性蒸気からのガスを抑制するた
めに、機械的表面シールを直接に取り囲む保守空間の部
分をシールすることが有利であり、強磁性流体シールは
この目的に理想的なものである。しかしながら、強磁性
流体シールを機械的表面シールのエンクロージャ上に正
確に設けるのに都合の良い手段はなく、また機械的表面
シールは比較的頻繁に保守を行うことが必要であって、
この用途においては強磁性流体シールの除去及び交換が
本質的に重要である。事実、この種の強磁性流体シール
を、既存の精油ポンプステーション及び他の多くの既存
の有毒ガス源、例えば化学プラントにおいて設けること
が望ましいものであり、従って「現場」の作業について
適用可能な技術が特に望まれている。
In some cases, however, the seal cannot be accommodated in the housing and cannot be guided with respect to the housing in which the shaft is precisely mounted, so that the seal is close to the bearing with the correct relationship with respect to the shaft. Cannot be provided, and a recess for accommodating the seal cannot be provided in the housing in which the seal is provided, and it is inconvenient or impossible to verify the concentricity between the existing recess and the shaft, or It may not be possible to access the end of the shaft to slide the seal onto the shaft. Replacing a ferrofluidic seal when installing or replacing a ferrofluidic seal on an existing device that requires additional sealing performance, when repairing or replacing a component of the device that uses a ferrofluidic seal It is not uncommon to encounter either of these situations, sometimes, or "on the spot," that is, when performing other work away from precision machinery and assembly equipment. A prominent example is shown below. In essential oil pumps, it is becoming increasingly important to control any volatile gas that escapes as a result of the leakage of volatile liquids. The operation of the essential oil pump typically includes a shaft driven by a motor and supported by precision bearings in a first housing, the shaft having a second space through a mechanical surface seal and a space that serves as a maintenance space. An impeller is driven by the shaft in the second housing, passing into the housing, i.e. the pump area, for displacing a liquid such as gasoline. Mechanical surface seals are not bearings and do not support the shaft to any degree of positional accuracy. Mechanical surface seals rely on small leaks across the face of the seal to provide lubrication. State-of-the-art low-emission seals actually work with the vapor on their face, rather than a liquid. Thus, volatile vapors are slowly but continuously released into the maintenance space and atmosphere. It is advantageous to seal the part of the maintenance space directly surrounding the mechanical surface seal in order to suppress the gases from the volatile vapors, and a ferrofluidic seal is ideal for this purpose. However, there is no convenient means to accurately place the ferrofluidic seal on the mechanical surface seal enclosure, and mechanical surface seals require relatively frequent maintenance,
Removal and replacement of the ferrofluidic seal is essential in this application. In fact, it is desirable to provide a ferrofluidic seal of this kind in existing essential oil pumping stations and in many other existing sources of toxic gases, such as chemical plants, and thus applicable technology for "field" operations. Is especially desired.

【0014】上述したような用途においてシャフトの周
囲にシールをセンタリングさせるための従来の試みの1
つは、シールをシャフト上に、ハウジングの部分に至る
までスライドさせ、その後テーパの付いた管状スリーブ
を、テーパの付いた端部を先にしてシャフト上にスライ
ドさせ、このスリーブをシールとシャフトの間に押し込
むことを包含している。テーパの付いたスリーブは、シ
ールとシャフトとの間に同心的に割り込み、それによっ
てシャフトの周囲でシールをセンタリングさせる。この
シールは次いで、装置のステータ(固定子)に対して永
久的に固着される。最後に、管状スリーブは引き抜かれ
る。
One of the prior attempts to center the seal around the shaft in applications such as those described above.
One is to slide the seal over the shaft all the way to the housing, then slide the tapered tubular sleeve over the shaft, taper end first, and slide the sleeve over the seal and shaft. It involves pushing in between. The tapered sleeve concentrically interrupts between the seal and the shaft, thereby centering the seal around the shaft. This seal is then permanently affixed to the stator of the machine. Finally, the tubular sleeve is withdrawn.

【0015】従来の別の試みは、シャフト上にシールを
スライドさせる前に、シャフトの周囲に薄い金属製のシ
ム(詰め物)材料を巻くことを含んでいる。このシム材
料は、シャフトの周囲に同心且つ均一に載置され、シム
材料上にスライドされるシールをセンタリングする。既
存の設備に対してシールを固定した後、シム材料は除去
される。
Another attempt at the prior art involves wrapping a thin metallic shim material around the shaft prior to sliding the seal over the shaft. The shim material is placed concentrically and uniformly around the shaft to center the seal that slides over the shim material. After fixing the seal to the existing installation, the shim material is removed.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】強磁性流体シールをセ
ンタリングするための、これらの従来の試みは、欠点及
び問題点を随伴していた。特に、管状スリーブ及びシム
材料を含む試みは、厄介であり時間がかかる。加えて、
シールを静止したステータに対して固定する前に、正確
な同心のエアギャップを生成するために、管状スリーブ
又はシム材料がシールとシャフトとの間で所定位置に正
確に配置されることが重要となる。管状スリーブ及びシ
ム材料の正確な位置決めは、簡単には達成することがで
きない。そうした訳で、シールをセンタリングするため
には、困難で面倒な手順が必要とされる。さらに、これ
らのセンタリング方法は、予めアセンブルされるカート
リッジ式のシール構成とは互換性がない。
These prior attempts at centering ferrofluidic seals have been associated with drawbacks and problems. In particular, attempts involving tubular sleeves and shim materials are cumbersome and time consuming. in addition,
Prior to securing the seal to the stationary stator, it is important that the tubular sleeve or shim material be accurately positioned in place between the seal and shaft to create a precise concentric air gap. Become. Precise positioning of the tubular sleeve and shim material cannot be easily achieved. As such, centering the seal requires a difficult and tedious procedure. Moreover, these centering methods are not compatible with preassembled cartridge-type seal configurations.

【0017】さらに、放出された強磁性流体が磁場によ
って有効密封領域へと引き戻されるように、過圧に基づ
くシールのバーストにより強磁性流体シールから放出さ
れた強磁性流体を、シールの近傍内において保持するた
めの方法は、現在存在していない。
Further, the ferrofluid released from the ferrofluidic seal by the burst of the seal due to overpressure is in the vicinity of the seal so that the released ferrofluid is pulled back into the effective sealing area by the magnetic field. There is currently no way to retain.

【0018】従って本発明の全般的な課題は、強磁性流
体シールをシャフトの周囲でセンタリングするための、
都合良く迅速に用いることのできる自力式機構を提供
し、両端ともアクセス不能なシャフトの周囲に後から装
着される強磁性流体シールをセンタリングさせる機構を
提供し、シールが装着された後にシール内の所定位置に
永久的に残しておくことのできる、強磁性流体シールを
センタリングさせるための機構を提供し、シールが装着
された後に容易に取り除くことのできる、強磁性流体シ
ールのセンタリング機構を提供し、さらに、放出された
強磁性流体の実質的に大部分がシールの磁場の到達範囲
内に保持されて有効シール領域内へと引き戻され、バー
ストに際して生ずる強磁性流体の正味の喪失が最小限と
なり、かかるバーストによるシールの圧力性能の低減が
最小限となるように、過圧に基づくバーストによりシー
ルから放出される強磁性流体をシールの近傍に保持する
ための手段及び機構を提供することである。
Accordingly, the general object of the present invention is to center a ferrofluidic seal around a shaft,
It provides a self-powered mechanism that can be conveniently and quickly used, provides a mechanism for centering a ferrofluidic seal that is retrofitted around a shaft that is inaccessible at both ends, and provides a mechanism for Providing a mechanism for centering a ferrofluidic seal that can be left permanently in place and a centering mechanism for a ferrofluidic seal that can be easily removed after the seal is installed. Moreover, substantially the majority of the released ferrofluid is held within the reach of the magnetic field of the seal and pulled back into the effective seal area, minimizing the net loss of ferrofluid during bursts. , The burst pressure-based burst forces the seal to reduce the pressure performance of the seal due to such bursts to a minimum. To provide a means and mechanism for retaining the sexual fluid in the vicinity of the seal.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上述の課題及び問題点、
欠点は、磁石及び極部片モジュールに対して固定的な関
係でもってシールに取着することのできる、センタリン
グリングを提供することによって達成され、克服され
る。このセンタリングリングは、シールが装着される場
合にシャフトと係合し、シャフトの周囲でシールをセン
タリングさせる。このセンタリングリングは、極部片を
越えて延在し、シャフトと直接に接触する内側縁部を含
む。このセンタリングリングは、シールがシャフトの周
囲に装着された後にシールから取り除くことができるよ
うに構成することができ、或いはシールの動作中も所定
位置に保持されていて構わない。センタリングリングの
内側縁部は、回転するシャフトとの接触により徐々に摩
耗除去されるよう構成されており、或いは危険のない形
で破壊除去されるようになっている。動作中も所定位置
にとどまるように構成されたセンタリングリングは、
「バースト」に際してシールから放出された強磁性流体
をシールの近傍に保持し、磁気回路によってシール内へ
と引き戻されるようにするという別の機能をも営み、そ
れによりシールの寿命は延長されうる。
[Means for Solving the Problems] The above-mentioned problems and problems,
The drawbacks are achieved and overcome by providing a centering ring that can be attached to the seal in a fixed relationship to the magnet and pole piece module. The centering ring engages the shaft when the seal is installed and centers the seal around the shaft. The centering ring includes an inner edge extending beyond the pole piece and in direct contact with the shaft. The centering ring can be configured so that it can be removed from the seal after it has been installed around the shaft, or it can be held in place during operation of the seal. The inner edge of the centering ring is designed to be gradually worn away by contact with the rotating shaft, or to be destroyed in a non-hazardous manner. The centering ring, which is configured to stay in place during operation,
It also serves the additional function of holding the ferrofluid released from the seal in the vicinity of the "burst" near the seal and causing it to be pulled back into the seal by a magnetic circuit, which can extend the life of the seal.

【0020】本発明の他の利点、新規な特徴及び課題
は、以下の本発明の詳細な説明を添付図面に関連して参
照した場合に明らかとなろう。
Other advantages, novel features and problems of the present invention will become apparent when the following detailed description of the invention is referred to in connection with the accompanying drawings.

【0021】[0021]

【実施例】図1を参照すると、従来技術による2段階強
磁性流体シール構造が示されている。これは環状の磁石
18と、軸方向に固定された環状の極部片14及び16とから
なるモジュール式のシール11を含む。このシールは、磁
気透過性のシャフト12を軸方向に取り囲むハウジング28
内の凹部21に配置されている。この実施例及び他の実施
例において、シャフト12は中実又は中空であることがで
き、またハウジング28に対して静的な又は可動の関係に
あることができることが理解されよう。従ってシャフト
12は静止したハウジング28内を回転し、或いはハウジン
グ28が静止したシャフト12の周囲を回転する。ハウジン
グ28は、シャフトをセンタリングするための軸受け(図
示せず)を有するモータ又はポンプといった定置装置の
フレーム又はステータの一部であることができる。シー
ルのモジュールは凹部21内において、好ましくは2つの
極部片14及び16のそれぞれの外側縁部上に配置された固
定弾性シール、即ち「Oリング」23及び25によりシール
されている。Oリング23及び25は、凹部21の内壁に対し
て気密な様式で係合する。極部片14及び16は好ましく
は、シール11がシャフト12の周囲に位置決めされる場合
に配置され、極部片の内側縁部とシャフトの外側表面と
の間に、僅かな間隙即ちギャップ(22及び24のそれぞ
れ)が半径方向に存在する(典型的には0.001から0.004
インチ(0.03から0.1ミリ)の範囲)ようにされる。シ
ールのモジュールがハウジングの凹部21内に位置決めさ
れ固定された場合、このシールがシャフトの周囲で自動
的にセンタリングされ、またハウジングにより支持され
るのが理想的である。シャフトはモータその他の手段
(図示せず)により回転駆動される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Referring to FIG. 1, a prior art two-stage ferrofluidic seal structure is shown. This is an annular magnet
It includes a modular seal 11 consisting of 18 and axially fixed annular pole pieces 14 and 16. The seal includes a housing 28 that axially surrounds the magnetically permeable shaft 12.
It is arranged in the recess 21 inside. It will be appreciated that in this and other embodiments, the shaft 12 can be solid or hollow and can be in a static or movable relationship with the housing 28. Therefore the shaft
12 rotates within a stationary housing 28, or the housing 28 rotates around a stationary shaft 12. The housing 28 can be part of the frame or stator of a stationary device such as a motor or pump with bearings (not shown) for centering the shaft. The module of seals is sealed in the recess 21 by fixed elastic seals or "O-rings" 23 and 25, which are preferably located on the outer edges of the two pole pieces 14 and 16, respectively. The O-rings 23 and 25 engage the inner wall of the recess 21 in a gas-tight manner. The pole pieces 14 and 16 are preferably arranged when the seal 11 is positioned around the shaft 12 and have a small gap or gap (22) between the inner edge of the pole piece and the outer surface of the shaft. And 24 respectively) are present radially (typically 0.001 to 0.004)
Inches (range 0.03 to 0.1 mm)). Ideally, when the module of seals is positioned and secured within the recess 21 of the housing, the seals are automatically centered around the shaft and supported by the housing. The shaft is rotationally driven by a motor or other means (not shown).

【0022】シャフト12と極部片14及び16は磁気透過性
材料からなり、磁石18により生成された磁場が図1に示
す磁束経路Fを辿るようにされている。磁束経路Fは、
極部片14及び16の内側縁部とシャフト12との間でギャッ
プ22及び24を横断して延びて、ギャップ22及び24に強磁
性流体20を保持し、それによりシャフト12の周囲に液体
Oリングシールを形成する。
The shaft 12 and the pole pieces 14 and 16 are made of a magnetically permeable material so that the magnetic field generated by the magnet 18 follows the magnetic flux path F shown in FIG. The magnetic flux path F is
Extends across the gaps 22 and 24 between the inner edges of the pole pieces 14 and 16 and the shaft 12 to retain the ferrofluid 20 in the gaps 22 and 24, thereby causing a liquid O around the shaft 12. Form a ring seal.

【0023】前述したように、強磁性流体シールの動作
にとっては、極部片14及び16がシャフト12の周囲で比較
的正確にセンタリングされ、ギャップ22及び24が半径方
向に比較的一様となることが重要である。本発明のセン
タリングリングは、かかるシールを用いる装置がシール
を収容し自動的にセンタリングするよう配置されるハー
ドウェアを持たない(図1の従来技術の実施例のよう
に)か、或いはシャフトの端部がアクセス不能であるた
めにシャフトにシールを後から装着しなければならない
といった用途において、シャフトの周囲にシールを装着
する場合に、シールの自己センタリングをもたらすもの
である。
As mentioned above, for the operation of the ferrofluidic seal, the pole pieces 14 and 16 are relatively accurately centered around the shaft 12 and the gaps 22 and 24 are relatively uniform in the radial direction. This is very important. The centering ring of the present invention has no hardware (as in the prior art embodiment of FIG. 1) that a device using such a seal is arranged to house and automatically center the seal, or the end of the shaft. It provides self-centering of the seal when the seal is installed around the shaft in applications where the shaft must be retrofitted due to inaccessible parts.

【0024】さて図2(a)を参照すると、シャフト111の
周囲に正確にセンタリングされた極部片の内側表面110
の側面図が示されている。Xはシャフト111と極部片の
内側表面110との間のクリアランス、即ち強磁性流体シ
ールを生成するために強磁性流体が保持される環状ギャ
ップの幅(縮尺に合わせて図示されてはいない)を表し
ている。図2(b)は、シャフト111の周囲に非同心的に設
けられた極部片の内側表面110を示す。Yは環状ギャッ
プの最も狭い部分を表し、Zは最も幅広い部分を表す。
このセンタリングされていない配置が現れると、磁束は
ZよりもYにおいてずっと多く集中される。その結果、
強磁性流体は環状ギャップ内で不均一に分布し、特にシ
ャフト及び極部片が相互に静止した関係にある場合に、
Yではより多くの強磁性流体がギャップに引き入れら
れ、Zではギャップ内に残る流体はより少ない。従っ
て、得られる強磁性流体シールはZにおいて圧力性能が
不十分となる。一般に、YがXの1/2よりも大きい
と、つまり環状ギャップがその最も幅の狭い部分におい
て、シャフトが極部片内で完全にセンタリングされてい
る(50%の均一性範囲内)場合のギャップの幅の半分よ
りも広い場合には、得られる強磁性流体シールは適切に
動作する。YがXの1/2以下である場合には、問題が
発生する。
Referring now to FIG. 2A, the inner surface 110 of the pole piece accurately centered about the shaft 111.
A side view of is shown. X is the clearance between the shaft 111 and the inner surface 110 of the pole piece, ie the width of the annular gap in which the ferrofluid is retained to create the ferrofluid seal (not shown to scale). Is represented. FIG. 2 (b) shows the inner surface 110 of the pole piece non-concentrically provided around the shaft 111. Y represents the narrowest part of the annular gap and Z represents the widest part.
When this non-centered arrangement appears, the magnetic flux is much more concentrated in Y than in Z. as a result,
Ferrofluids are unevenly distributed in the annular gap, especially when the shaft and pole pieces are in a stationary relationship to each other,
In Y more ferrofluid is drawn into the gap and in Z less fluid remains in the gap. Therefore, the resulting ferrofluidic seal has poor pressure performance at Z. Generally, when Y is greater than 1/2 of X, that is, when the annular gap is at its narrowest portion, the shaft is perfectly centered within the pole piece (within 50% uniformity range). If it is wider than half the width of the gap, the resulting ferrofluid seal will work properly. If Y is less than 1/2 of X, then a problem occurs.

【0025】シャフトが極部片に対して回転している場
合、特に高速及び/又はシャフトのかなりの張り出しが
存在する状況においては、どのような回転シャフトにつ
いても固有の振動により、状況は複雑になる。図2(c)
は、シャフトが静止している場合(実線)及びシャフト
が回転に際して振動する場合(点線)に、シャフト111
の周囲に僅かに非同心的に設けられる極部片110を示し
ている。図示の目的のため、シャフトの長手方向軸に垂
直な方向に1方向におけるシャフトの振動のみを示して
いることに注意されたい。シャフト111が静止している
場合、環状ギャップは最も幅の狭い部分Rにおいて、適
切なシールを行うについて十分に幅の広いものである。
しかしながら、シャフト111が回転(及び振動)する場
合に、ギャップは最も幅の狭い部分Qにおいて、シール
を不安定とするほどに狭いものとなる。
When the shaft is rotating relative to the pole pieces, the vibrations inherent in any rotating shaft complicate the situation, especially at high speeds and / or in the presence of significant overhanging of the shaft. Become. Figure 2 (c)
Shaft 111 when the shaft is stationary (solid line) and when the shaft vibrates during rotation (dotted line).
A pole piece 110 is shown which is slightly non-concentric around the circumference of the. It should be noted that, for purposes of illustration, only vibration of the shaft in one direction perpendicular to the longitudinal axis of the shaft is shown. When the shaft 111 is stationary, the annular gap is wide enough in the narrowest portion R to provide a proper seal.
However, when the shaft 111 rotates (and vibrates), the gap becomes narrow in the narrowest portion Q so as to make the seal unstable.

【0026】図3を参照すると、環状の磁石18と、環状
の極部片14及び16と、ハウジング100とを含む強磁性流
体シールモジュール10が示されている。強磁性流体シー
ルモジュール10及び/又はハウジング100には、本発明
のセンタリングリング26が取着されており、このセンタ
リングリングは、シャフトの周囲でのシールのセンタリ
ングをもたらすものである。センタリングリング26は環
状のリングであって、ハウジング100内に緊密に嵌合す
る外側縁部33と、シャフトの周囲に強磁性流体シールモ
ジュール10を装着した場合にシャフトに係合する内側縁
部31を備えた内側部分29とを有している。図示の目的の
ため、センタリングリング26はハウジング100と極部片1
4の両者に当接している。しかしながら、センタリング
リング26はハウジング100だけに固定することも、極部
片14だけに固定することも、また図示の如くハウジング
100と極部片14の両者に固定することもできることが理
解されよう。内側縁部31がシャフト12に係合すると、極
部片14及び16の内側縁部35とシャフトの外側表面37との
間に所望のギャップGが形成されるようにして、シール
が位置決めされる。この実施例及び他の実施例におい
て、ギャップGはシャフトと、1つの極部片のみ、2以
上の極部片、多段極部片の1以上のリッジ、環状の磁
石、或いはこれらの何らかの組み合わせとの間に生成す
ることが望ましいことが理解されよう。さらにまた、こ
の実施例及び他の実施例において、図3に示す如きセン
タリングリングは、内側縁部31においてリング全体にわ
たってシャフトと係合する必要はないことが理解されよ
う。即ち、センタリングリング26は、センタリングの機
能を行うのに十分な周方向の頻度でもってシャフトに係
合するよう内側へと延びる、一連の個別の内側部分29か
らなることができる。一旦センタリングがなされたなら
ば、ハウジング100は別の装置のハウジング28に対して
設けることができる。環状のセンタリングリング26は精
密構成部材であり、精密な許容誤差まで機械加工できる
ものであって、1インチの千分の幾つといった範囲内を
も含む、如何なる所望のギャップGをも達成することが
できる。後述するように、センタリングリング26の種々
の実施例がここでは視野に入れられている。
Referring to FIG. 3, a ferrofluidic seal module 10 is shown that includes an annular magnet 18, annular pole pieces 14 and 16, and a housing 100. The ferrofluidic seal module 10 and / or housing 100 is fitted with a centering ring 26 of the present invention, which provides centering of the seal around the shaft. The centering ring 26 is an annular ring that has an outer edge 33 that fits tightly within the housing 100 and an inner edge 31 that engages the shaft when the ferrofluidic seal module 10 is mounted around the shaft. And an inner portion 29 with. For purposes of illustration, centering ring 26 includes housing 100 and pole piece 1
It is in contact with both of 4. However, the centering ring 26 may be fixed to the housing 100 only, or to the pole piece 14 only, and as shown in the housing.
It will be appreciated that it may be secured to both 100 and pole piece 14. When the inner edge 31 engages the shaft 12, the seal is positioned such that the desired gap G is formed between the inner edge 35 of the pole pieces 14 and 16 and the outer surface 37 of the shaft. . In this and other embodiments, the gap G is a shaft and only one pole piece, two or more pole pieces, one or more ridges of multi-pole pieces, an annular magnet, or some combination thereof. It will be appreciated that it is desirable to generate during. Furthermore, it will be appreciated that in this and other embodiments, the centering ring as shown in FIG. 3 need not engage the shaft at the inner edge 31 throughout the ring. That is, the centering ring 26 may consist of a series of individual inner portions 29 extending inward to engage the shaft with a circumferential frequency sufficient to perform the function of centering. Once centered, the housing 100 can be provided to the housing 28 of another device. The annular centering ring 26 is a precision component that can be machined to precise tolerances to achieve any desired gap G, including in the range of a few thousandths of an inch. it can. As will be described below, various embodiments of the centering ring 26 are in view here.

【0027】図3に示した如きセンタリングリングの1
実施例は、センタリング機能が実行され、ハウジング10
0が別の装置のハウジング28に固定された後に、取り除
くことを意図したものである。例示的に、そのようなセ
ンタリングリングはかなり剛性のものであり、アルミニ
ウム、真鍮、スチールその他のかなり剛性のある、非磁
気透過性の材料からなる。センタリングリング26は、強
磁性流体シールモジュール10及び/又はシールハウジン
グ100に対して、スナップ嵌合、溝への嵌着、その他の
後述する永久的でない手段によって、着脱可能に固定す
ることができる。図3のセンタリングリング26は、L字
形の断面を有し、ハウジング内で剛直で頑丈であり、し
かもその長さ及び内側部分29における内側縁部が正確に
規定されるようになっている。しかしながら、センタリ
ングリング26が他の断面形状を有し、依然として本発明
に従って動作することもできることが理解されよう。
One of the centering rings as shown in FIG.
In the embodiment, the centering function is performed and the housing 10
It is intended to be removed after the 0 has been secured to the housing 28 of another device. Illustratively, such centering rings are fairly rigid, and consist of aluminum, brass, steel or other fairly rigid, non-magnetically permeable material. The centering ring 26 can be removably secured to the ferrofluidic seal module 10 and / or the seal housing 100 by snap fit, groove fit, or other non-permanent means described below. The centering ring 26 of FIG. 3 has an L-shaped cross section and is rigid and sturdy within the housing, yet its length and inner edge at the inner portion 29 are precisely defined. However, it will be appreciated that the centering ring 26 may have other cross-sectional shapes and still operate according to the present invention.

【0028】図4を参照すると、センタリングリング26
の側面図が、図3の矢印Aで見た方向において示されて
いる。この実施例は、シールをシャフトの端部上からス
ライドさせることができる(即ちシャフトの端部にアク
セス可能な)用途に適している。図示の如く、センタリ
ングリング26は内側開口30を含み、これを介してシャフ
ト12が通される。センタリングリングの内側縁部31は、
半径r1の円を規定している。図4で点線で示されている
ものは、極部片14及び16の内側縁部35により規定される
円である。内側縁部35によるこの円は、半径r2を有して
いる。内側縁部31及び35によるこれらの円は同心であ
り、半径r2は半径r1よりも大きい。従って、ほぼr2とr1
との間の差に等しいギャップGが生成される。加えて、
内側縁部31及び35によるこれらの円は、シャフトの外側
表面37の断面によって規定される円(図示せず)と同心
である。
Referring to FIG. 4, centering ring 26
Is shown in the direction of the arrow A in FIG. This embodiment is suitable for applications where the seal can be slid over the end of the shaft (ie the end of the shaft is accessible). As shown, the centering ring 26 includes an inner opening 30 through which the shaft 12 is threaded. The inner edge 31 of the centering ring is
It defines a circle with radius r1. Shown in dotted lines in FIG. 4 is the circle defined by the inner edges 35 of the pole pieces 14 and 16. This circle with the inner edge 35 has a radius r2. These circles due to the inner edges 31 and 35 are concentric and the radius r2 is larger than the radius r1. Therefore, almost r2 and r1
A gap G equal to the difference between and is created. in addition,
These circles due to the inner edges 31 and 35 are concentric with the circle (not shown) defined by the cross section of the outer surface 37 of the shaft.

【0029】図5を参照すると、代替実施例によるセン
タリングリング32の側面図が、図3の矢印Aの方向から
見たものとして示されている。この実施例において、セ
ンタリングリング32は2つの実質的に同じ部片34及び36
を有する分割されたセンタリングリングであり、間に小
さなギャップ38を有している。直径に沿って2つの半体
に分割されているため、センタリングリング32はそのセ
ンタリング機能が実行された後に容易に除去することが
できる。この分割リングによる代替実施例構成は、利用
可能な空間の量が僅かしかないため、例えば図4に示さ
れている如き中実のセンタリングリングをシャフトの周
囲から取り外すことができない場合に有用である。この
実施例によれば、2つの部片34及び36は、クラムシェル
構成でもって、シャフト上に単にクランプするものであ
ることに注意すべきである。取り外しを容易にするため
にリングが分割される部片の数は、用途に合わせて変更
することができ、部片が相互に接触する必要はなく、ま
た部片はシールの内側表面の周囲にほぼ対称的に、或い
は正確なセンタリングを容易にする如何なる手法によっ
ても配置することができることが理解されよう。
Referring to FIG. 5, a side view of an alternative embodiment centering ring 32 is shown as viewed in the direction of arrow A in FIG. In this embodiment, centering ring 32 includes two substantially identical pieces 34 and 36.
Is a split centering ring with a small gap 38 between them. Since it is divided into two halves along its diameter, the centering ring 32 can be easily removed after its centering function has been performed. This split ring alternative embodiment configuration is useful when the solid centering ring, such as that shown in FIG. 4, cannot be removed from the circumference of the shaft due to the small amount of space available. . It should be noted that according to this embodiment, the two pieces 34 and 36 are simply clamped onto the shaft in a clamshell configuration. The number of pieces into which the ring is split to facilitate removal can be changed to suit the application, the pieces do not have to touch each other, and the pieces are placed around the inner surface of the seal. It will be appreciated that the placement can be substantially symmetrical or in any manner that facilitates accurate centering.

【0030】センタリングリングは強磁性流体シールモ
ジュール及び/又はハウジングに対し、強磁性流体シー
ルモジュール10及び/又はハウジング100それ自体の適
切に準備された特徴によって固定することができる。例
えば図3に示されているように、ハウジングはショルダ
部を備え、センタリングリングがこのショルダ部内に嵌
合し、それによって所定位置に保持されるようになって
いる。図示の如く、センタリングリングの外側縁部33
は、ハウジング100のショルダ部98に対して緊密に嵌合
する。或いはまた、図6に示されているように、極部片
の一方が同様のショルダ部を備え、その中にセンタリン
グリングが嵌合することができる。図示の如く、センタ
リングリング26の外側縁部51は、極部片40のショルダ部
41に対して緊密に嵌合している。
The centering ring may be secured to the ferrofluidic seal module and / or housing by means of appropriately prepared features of ferrofluidic seal module 10 and / or housing 100 itself. For example, as shown in FIG. 3, the housing includes a shoulder portion such that the centering ring fits within the shoulder portion and is thereby held in place. As shown, the outer edge 33 of the centering ring
Fit tightly to the shoulder 98 of the housing 100. Alternatively, as shown in FIG. 6, one of the pole pieces may have a similar shoulder in which the centering ring may fit. As shown, the outer edge 51 of the centering ring 26 is the shoulder of the pole piece 40.
It fits tightly against the 41.

【0031】強磁性流体シールモジュール及びセンタリ
ングリングの構成要素が接触表面を有している場合に
は、これらの構成要素は精密な許容誤差まで機械加工さ
れ、所望の均一なギャップGが生成される。しかしなが
ら、機械加工プロセスに固有の不正確さに基づき、ギャ
ップの完全な均一性は達成することができない。図2に
関して前述したように、少なくとも50%の均一性が目標
であり、また本発明のセンタリングリングによって達成
可能である。ギャップの均一性は、接触表面の数が減少
するにつれて増大する。従って、図3に示されている実
施例の1つの利点は、極部片及びセンタリングリングが
全て、それらがハウジング100上で同じように案内され
ていることに基づき、相互に相対的に正確にセンタリン
グされるということである(センタリングリングの外側
表面33と係合するハウジング100の表面が正確に機械加
工されていると仮定して)。この実施例において、ハウ
ジング100はシャフト12の周囲で同心でなければならな
い。ハウジング100における同心性の何らかの欠如は、
極部片及びセンタリングリングへと伝達される。図6に
示した実施例の1つの利点は、センタリングリング26が
極部片40上に直接に案内されるに際して(1つの接触表
面しか存在しない)、極部片40にはシャフト12とのより
良い同心性が保証されるということである。極部片16の
同心性は、この実施例によれば、極部片40とのアライメ
ントに依存している。しかし、1段階シールが望ましい
場合、即ち極部片40が強磁性流体を保持し極部片16が磁
束増強部材として作用する(そして一般に極部片40ほど
シャフトに近接しては設けられない)場合、この実施例
が最も有利なものである。
If the components of the ferrofluidic seal module and the centering ring have contacting surfaces, these components are machined to precise tolerances to produce the desired uniform gap G. . However, due to the inaccuracies inherent in the machining process, perfect gap uniformity cannot be achieved. As described above with respect to FIG. 2, at least 50% uniformity is a goal and can be achieved with the centering ring of the present invention. The gap uniformity increases as the number of contact surfaces decreases. Therefore, one advantage of the embodiment shown in FIG. 3 is that the pole pieces and the centering ring are all relatively accurate relative to each other because they are similarly guided on the housing 100. It is to be centered (assuming that the surface of the housing 100 that engages the outer surface 33 of the centering ring is precisely machined). In this embodiment, the housing 100 should be concentric around the shaft 12. Any lack of concentricity in the housing 100
It is transmitted to the pole piece and the centering ring. One advantage of the embodiment shown in FIG. 6 is that when the centering ring 26 is guided directly on the pole piece 40 (there is only one contact surface), the pole piece 40 is better than the shaft 12. This means that good concentricity is guaranteed. The concentricity of the pole piece 16 depends on the alignment with the pole piece 40, according to this embodiment. However, if a one-step seal is desired, that is, pole piece 40 holds the ferrofluid and pole piece 16 acts as a flux enhancer (and generally not as close to the shaft as pole piece 40). In this case, this embodiment is the most advantageous.

【0032】図7は、センタリングリングを極部片14に
固定するための別の手段を示している。図示の如く、セ
ンタリングリング26は強磁性流体シールモジュールに対
し、螺刻留め具42によって固定されている。螺刻留め具
42は、センタリングリング26のスロット27を介して極部
片14へと螺着されている。スロット27は螺刻留め具42の
本体43よりも幅広く(図7に示す如く)、強磁性流体シ
ールモジュールに対するセンタリングリング26の位置を
調整できるようになっている。センタリングリングの位
置を調整することは、強磁性流体シールの構成要素の何
らかの位置的な欠陥又は不正確さを補償することができ
る。
FIG. 7 shows another means for securing the centering ring to the pole piece 14. As shown, the centering ring 26 is secured to the ferrofluidic seal module by threaded fasteners 42. Threaded fastener
42 is screwed to the pole piece 14 through the slot 27 of the centering ring 26. The slot 27 is wider than the body 43 of the threaded fastener 42 (as shown in FIG. 7) to allow adjustment of the position of the centering ring 26 with respect to the ferrofluidic seal module. Adjusting the position of the centering ring can compensate for any positional defects or inaccuracies in the components of the ferrofluidic seal.

【0033】図8から図11は、本発明の代替的な実施例
を示すものであり、そこにおいてセンタリングリングは
強磁性流体シールモジュールに対し、シールハウジング
とセンタリングリング自体において適切に設計された相
互接続特徴によって固定されている。図8の実施例にお
いては、コード(紐)状のセンタリングリング56が、ハ
ウジング62の内向きに延びる部分60の凹部58内に配置さ
れている。凹部58はセンタリングリング56を受容し保持
するが、このセンタリングリングは、センタリング機能
が実行された後に、強磁性流体シールモジュールから取
り外されるものである。
FIGS. 8 to 11 show an alternative embodiment of the invention, in which the centering ring is adapted to the ferrofluidic sealing module in a properly designed interrelation in the seal housing and the centering ring itself. Fixed by connection features. In the embodiment of FIG. 8, a cord-shaped centering ring 56 is arranged in the recess 58 of the inwardly extending portion 60 of the housing 62. The recess 58 receives and retains the centering ring 56, which is to be removed from the ferrofluidic seal module after the centering function has been performed.

【0034】図9は、図8のセンタリングリングを矢印
Bの方向から見た側面図である。図示の如く、センタリ
ングリング56はコード状の形状を有し、シールがシャフ
トの周囲に装着される場合、このコード状のセンタリン
グリング56がシャフト12の周囲に巻かれる。センタリン
グリング56はその一端にハンドル68を有し、それは強磁
性流体シール(図示せず)の外側に配置される。他端64
は69で示す個所においてセンタリングリングに当接し、
センタリングリングがシャフト12を完全に取り囲むよう
にされる(もっとも、センタリングリング56がシャフト
12を完全に取り囲まない場合、即ち他端64が69で示す個
所においてセンタリングリングに当接しない場合にも、
センタリングリングは適切に達成されうる)。センタリ
ングリングのこの「はぎ取りコード」形の構成は、ハン
ドル68を引っ張ることによって、センタリング機能が実
行された後に、センタリングリングを強磁性流体シール
モジュールから容易に取り外すことを可能にする。
FIG. 9 is a side view of the centering ring of FIG. 8 seen from the direction of arrow B. As shown, the centering ring 56 has a cord-like shape, and when the seal is installed around the shaft, the cord-like centering ring 56 is wrapped around the shaft 12. Centering ring 56 has a handle 68 at one end, which is located outside a ferrofluidic seal (not shown). The other end 64
Abuts the centering ring at the location indicated by 69,
Centering ring completely surrounds shaft 12 (although centering ring 56 is shaft
Even if 12 is not completely surrounded, that is, if the other end 64 does not abut the centering ring at the position indicated by 69,
Centering ring can be achieved properly). This "stripped cord" shaped configuration of the centering ring allows the centering ring to be easily removed from the ferrofluidic seal module after the centering function is performed by pulling on the handle 68.

【0035】図10に示された実施例においては、センタ
リングリング74は凹部77を画定する2つのリップ76及び
78を含んでいる。凹部77は、ハウジング70の内向きに延
びる部分72を受容し保持する。センタリングリングはこ
れにより、強磁性流体シールモジュールに対して固定さ
れる。ハウジング70の内向きに延びる部分72と、センタ
リングリング74の外方に張り出した部分80との間には、
空間82がもたらされる。この空間は、センタリング機能
が実行された後に、そこに例えばねじ回しの先端(図示
せず)のような工具を押し込み、その工具でもってセン
タリングリングを保持位置から除去することを可能にす
るために設けられている。センタリングリング74は、そ
の全ての部分において、図10に示したのと同じ断面を有
する必要はないことが理解されよう。例えば、リップ76
及び78はセンタリングリングの全ての部分にわたって存
在する必要はなく、センタリングの目的でセンタリング
リング74を強磁性流体シールに固定するために十分な頻
度でもって、センタリングリングの周囲に存在すること
が必要なだけである。実際、使用の後のセンタリングリ
ングの除去が許容できないほど困難でないように、リッ
プ76はセンタリングリング74のうち選択された部分にお
いてのみ存在するのが有利である。同様に、センタリン
グリング74の部分80はリング全体にわたって存在する必
要はなく、好ましくは、リングの除去が容易に実行可能
であるような頻度でもって存在するものである。
In the embodiment shown in FIG. 10, the centering ring 74 has two lips 76 which define a recess 77 and
Contains 78. The recess 77 receives and holds the inwardly extending portion 72 of the housing 70. The centering ring is thereby fixed with respect to the ferrofluidic sealing module. Between the inwardly extending portion 72 of the housing 70 and the outwardly projecting portion 80 of the centering ring 74,
A space 82 is created. This space allows the tool, eg the tip of a screwdriver (not shown), to be pushed into it after the centering function has been carried out and to allow the tool to remove the centering ring from its holding position. It is provided. It will be appreciated that the centering ring 74 need not have the same cross section as shown in FIG. 10 in all its parts. For example, lip 76
And 78 need not be present over all parts of the centering ring, but around the centering ring often enough to secure the centering ring 74 to the ferrofluidic seal for centering purposes. Only. In fact, the lip 76 is advantageously present only in selected portions of the centering ring 74 so that removal of the centering ring after use is not unacceptably difficult. Similarly, the portion 80 of the centering ring 74 need not be present throughout the ring, but is preferably present at a frequency such that removal of the ring is readily feasible.

【0036】図11は、ハウジング84の内向きに延びる部
分86にリップ88が備えられており、このリップがセンタ
リングリング92の凹部93内に受容され、リップ94と当接
する実施例を示している。センタリングリング92はこれ
により、強磁性流体シールモジュールに固定される。セ
ンタリングが実行された後、センタリングリング92は、
工具を空間90内へと挿入し、センタリングリングを除去
する(上述したようにして)ことによって、強磁性流体
シールモジュールから取り外すことができる。ハウジン
グ84のリップ88は、センタリングリングの除去に際して
破壊除去され、センタリングリングと一緒にとどまるよ
うに設計することができる。図10に関して前述したよう
に、センタリングリング92の断面は、リング全体にわた
って図11に図示した如きものである必要はない。例え
ば、図11におけるセンタリングリング92に関して図示し
たのと同様の断面を有する一連の個別のタブをシャフト
の周囲で直列的に配置し、別々の個所において部分86に
対して取着し、それにより一体的なセンタリングリング
の代わりをさせることができる。センタリングリング92
の部分86に対する取着に関しては、他の実施例を視野に
入れることもできる。例えば、図11に示した凹部93とリ
ップ94の代わりに、センタリングリング92からの突起又
はその別の部分を内向きに延びる部分86に沿った種々の
位置において、他の等価な実施例における場合と同様に
して、凹部内へと「スナップ嵌合」させることができ
る。
FIG. 11 shows an embodiment in which the inwardly extending portion 86 of the housing 84 is provided with a lip 88 which is received in the recess 93 of the centering ring 92 and abuts against the lip 94. . The centering ring 92 is thereby fixed to the ferrofluidic seal module. After centering is performed, the centering ring 92
It can be removed from the ferrofluidic seal module by inserting the tool into the space 90 and removing the centering ring (as described above). The lip 88 of the housing 84 can be designed to break away upon removal of the centering ring and stay with the centering ring. As discussed above with respect to FIG. 10, the cross section of the centering ring 92 need not be as illustrated in FIG. 11 across the ring. For example, a series of individual tabs having a cross-section similar to that shown for the centering ring 92 in FIG. 11 may be placed in series around the shaft and attached to the portion 86 at separate points, thereby It can be used as an alternative to the conventional centering ring. Centering ring 92
Other embodiments can be envisioned for attachment to portion 86 of the. For example, instead of the recess 93 and lip 94 shown in FIG. 11, a protrusion from the centering ring 92, or another portion thereof, at various locations along the inwardly extending portion 86, as in other equivalent embodiments. In a similar manner, a "snap fit" can be made into the recess.

【0037】上述したセンタリングリングの構成は、強
磁性流体シールがセンタリングされ装着された後に、取
り除かれるものとして設計されている。その場所に残さ
れた場合には、そのようなセンタリングリングは回転シ
ャフトに対して擦れ合い、引きずり、熱、及びシャフト
の損傷の可能性などを潜在的に生ずる。本発明の別の実
施例によれば、非除去式のセンタリングリングが上述し
たセンタリングリングと同様に機能し、同時に、動作に
際して取り外すことが必要ではないという、付加的な利
点をもたらす。非除去式のセンタリングリングは、回転
するシャフトの動作がセンタリングリングの内側縁部の
迅速な摩耗又は破壊除去をもたらすような、適当な材料
から形成される。このようにして、センタリングの特徴
が達成された後に、シャフトとの危険な接触は排除され
る。
The centering ring configuration described above is designed to be removed after the ferrofluidic seal is centered and installed. If left in place, such centering rings could potentially rub against the rotating shaft, drag, heat, and possibly damage the shaft. According to another embodiment of the invention, the non-removable centering ring functions like the centering ring described above, while at the same time providing the additional advantage that it does not need to be removed for operation. The non-removable centering ring is formed of a suitable material such that movement of the rotating shaft results in rapid wear or fracture removal of the inner edge of the centering ring. In this way, dangerous contact with the shaft is eliminated after the centering feature is achieved.

【0038】非除去式のセンタリングリングは図12に示
されている。センタリングリング26は摩耗性材料45から
作成され、或いはその内側縁部31がかかる材料でコーテ
ィングされている。代替的に、内側縁部31はまた、摩耗
性材料から作成された別個の部材であり、センタリング
リング又はハウジングに取着されていることができる。
この材料45は、正確なセンタリングをもたらすための、
比較的高い剛性を有するが、シャフトの損傷を回避する
ためにシャフトの材料と比較して低い硬度を有し、また
均一に摩耗するよう、予測可能な摩耗率を有している。
メカニカルシール、ブシュ、ブレーキパッド、チェーン
ガイドなどの同様の摩耗用途のために、そのような材料
は多く開発されてきている。そのような使用に適切な材
料の例には、炭素充填テフロン(CFT)、ポリイミ
ド、ポリアセタール、ポリベンゾイミダゾール(PB
I)、ポリエーテル−エーテルケトン(PEEK)、及
び超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)などが含ま
れる。これらの、及びその他の「エンジニアリングプラ
スチック」は、純粋な状態で、或いはガラス、タルク、
グラファイト、及び2硫化モリブデンのようなフィラー
及び/又は補強材料との組成物として用いることがで
き、それによって機械的特性及び摩耗特性が、特定の用
途に適合するように仕立てられる。
A non-removable centering ring is shown in FIG. The centering ring 26 is made of abradable material 45 or its inner edge 31 is coated with such a material. Alternatively, the inner edge 31 can also be a separate member made of an abradable material and attached to the centering ring or housing.
This material 45 is used to provide accurate centering,
It has a relatively high stiffness, but has a low hardness compared to the material of the shaft to avoid damage to the shaft, and has a predictable wear rate for uniform wear.
Many such materials have been developed for similar wear applications such as mechanical seals, bushings, brake pads, chain guides. Examples of suitable materials for such use include carbon filled Teflon (CFT), polyimide, polyacetal, polybenzimidazole (PB).
I), polyether-ether ketone (PEEK), and ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE). These and other "engineering plastics" can be used in pure form or in glass, talc,
It can be used as a composition with graphite and fillers and / or reinforcing materials such as molybdenum disulfide, whereby the mechanical and wear properties are tailored to suit the particular application.

【0039】センタリングリングを摩耗材料から製造
し、或いは内側縁部をコーティングするための代替とし
て、センタリングリングは、迅速に回転するシャフトと
接触した場合に破壊除去される内側端部を備えるように
設計することができる。そのようなセンタリングリング
は図13に示されている。図示の如く、センタリングリン
グ44は、複数の半径方向切り込み45が備えられている内
側周縁52を有する。切り込み45は複数のフィンガ46を規
定し、各々のフィンガは回転するシャフトと係合するた
めの内側縁部54を内側周縁52に有している。得られたセ
ンタリングリング44の不連続な内側周縁52は依然とし
て、センタリングの機能をもたらすには十分なものであ
る。半径方向のフィンガ46は、センタリング機能を実行
した後に、回転するシャフトと接触した場合に破壊除去
される。特に、フィンガは所定の位置において応力点を
形成するように設計及び成形することができ、その点に
おいてフィンガは予測可能な仕方で破壊除去され、予測
可能な方向へと落下する(どの機械部材又は人の目とも
接触しないように)。
As an alternative to manufacturing the centering ring from wear material or coating the inner edge, the centering ring is designed to have an inner end that breaks away when in contact with a rapidly rotating shaft. can do. Such a centering ring is shown in FIG. As shown, the centering ring 44 has an inner peripheral edge 52 that is provided with a plurality of radial notches 45. The notches 45 define a plurality of fingers 46, each finger having an inner edge 54 at the inner peripheral edge 52 for engaging a rotating shaft. The resulting discontinuous inner peripheral edge 52 of the centering ring 44 is still sufficient to provide the function of centering. The radial fingers 46 are crushed away when they come into contact with the rotating shaft after performing the centering function. In particular, the fingers can be designed and shaped to form stress points in place, at which point the fingers are ruptured away in a predictable manner and fall in a predictable direction (which mechanical member or Do not touch human eyes).

【0040】このような非除去式のセンタリングリング
は、強磁性流体シールの加圧を伴う特定の用途において
は、付加的な機能を営むことができる。特に、強磁性流
体シールが、間欠的又はその他の仕方でもって、過剰な
圧力を受けた場合に、シール用のギャップに捉えられて
いる強磁性流体の幾らかはギャップから押し退けられ
る。即ち、シールは前述のように「バースト」しうる。
このような強磁性流体の喪失は通常、圧力性能の劣化し
たシールをもたらす結果となる。多数の過圧サイクルを
経た後に、強磁性流体のかなりの量の喪失により、シー
ルが密封を行う性能全部を失うこともあり得る。しかし
ながら、過圧に際してシールギャップから押し退けられ
た強磁性流体がシールギャップの近傍に保持されるなら
ば、それは磁気的な誘引力によって、シール内へと引き
戻されうる。従って、押し退けられた強磁性流体を過圧
に際してシールギャップの近傍に物理的に保持する手段
があれば、過圧のそれぞれの後に回復するというシール
の性能が増大され、それによってシールが故障すること
なしに、繰り返しての過圧事象を耐えることが可能とな
る。摩耗形の非除去式センタリングリングは、加圧に際
して押し退けられた強磁性流体をシールギャップの近傍
に維持するための物理的な障壁として機能することによ
り、強磁性流体を保持するための、最も有効な手段とし
て作用しうる。
Such a non-removable centering ring can serve an additional function in certain applications involving the pressurization of a ferrofluidic seal. In particular, when the ferrofluidic seal is subjected to excessive pressure, either intermittently or otherwise, some of the ferrofluid captured in the sealing gap will be forced out of the gap. That is, the seal may "burst" as described above.
Such loss of ferrofluid typically results in a seal with poor pressure performance. It is possible that the seal may lose all of its sealing ability after a number of overpressure cycles due to the loss of a significant amount of ferrofluid. However, if the ferrofluid that is displaced from the seal gap during overpressure is retained near the seal gap, it can be pulled back into the seal by magnetic attraction. Therefore, a means to physically hold the displaced ferrofluid in the vicinity of the seal gap during overpressure will increase the seal's ability to recover after each overpressure, thereby causing seal failure. Without, it is possible to withstand repeated overpressure events. Wear-type non-removable centering rings are the most effective way to hold ferrofluids by acting as a physical barrier to keep displaced ferrofluids close to the seal gap during pressurization. Can act as a means.

【0041】或いはまた、この保持機能を営むよう特別
に設計された強磁性流体保持装置を採用することができ
る。これは例えば、シャフトの周囲に近接する内側周縁
を有する材料ブロック、及びこの保持装置を極部片に非
常に近い関係でもって設け、バーストに際してシールか
ら押し退けられた強磁性流体が極部片の近傍の位置に保
持されて、押し退けられた強磁性流体が磁場によってシ
ールの有効部分へと引き戻されるようにする手段とから
なる。
Alternatively, a ferrofluid retention device specially designed to perform this retention function can be employed. This is done, for example, by providing a block of material with an inner peripheral edge close to the circumference of the shaft, and this holding device in a very close relationship to the pole piece so that the ferrofluid that is pushed away from the seal during the burst is near the pole piece. In a position to allow the displaced ferrofluid to be pulled back into the effective portion of the seal by the magnetic field.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明のセンタリングリングは、センタ
リング機能を実行するために非常に有用なものである。
このセンタリングリングは、極部片(単数又は複数)の
内側表面と、磁石(単数又は複数)と、又は強磁性流体
シール装置の他の構成部材と、及びシャフトの外側表面
との間に、実質的に周方向に一様な、小さなギャップを
生成することを可能なものとする。
The centering ring of the present invention is very useful for performing the centering function.
The centering ring is substantially between the inner surface of the pole piece (s), the magnet (s), or other components of the ferrofluidic sealing device, and the outer surface of the shaft. It is possible to generate a small gap that is uniform in the circumferential direction.

【0043】本発明のセンタリングリングを有する強磁
性流体シールは特に、シールを既存の設備へと装着する
ことが必要とされる場合に有用である。これらの場合は
特に、強磁性流体シールが、元来はかかる強磁性流体シ
ール用に設計されていなかった装置に対して付加される
という場合に一般的なものである。そのような例に含ま
れるものとしては、元々は強磁性流体シール用には設計
されなかったが、漏出を排除するために、後に強磁性流
体シールを後から装着する可能性のある、遠心ポンプが
ある。別のこういった状況は、既存のシールを交換する
ために強磁性流体シールが装着される(気密性を改善す
るために)場合、或いは僅かに漏れのある別のシールと
直列に装着される場合に生ずる。この後者の2重シール
の場合の例に含まれるものとしては、半導体ウェーハの
超高真空処理に用いるよう設計されたロボットアクチュ
エータがある。このような既存の設備については、本発
明のセンタリングリングを含む強磁性流体シールは、回
転シャフト上へと装着され、自動的にセンタリングされ
る。本発明のセンタリングリングは付加的に、装着の簡
便さをももたらす。
The ferrofluidic seal with centering ring of the present invention is particularly useful when it is required to mount the seal to existing equipment. These cases are especially prevalent when ferrofluidic seals are added to devices that were not originally designed for such ferrofluidic seals. Included in such examples are centrifugal pumps that were not originally designed for ferrofluidic seals, but could later be fitted with ferrofluidic seals to eliminate leaks. There is. Another such situation is when a ferrofluidic seal is installed (to improve hermeticity) to replace an existing seal, or in series with another seal that is slightly leaking. It happens in some cases. Included in this latter case of a double seal is a robot actuator designed for use in ultra high vacuum processing of semiconductor wafers. For such existing installations, the ferrofluidic seal including the centering ring of the present invention is mounted onto the rotating shaft and centered automatically. The centering ring of the present invention additionally provides for ease of mounting.

【0044】本発明のセンタリング機構は、シャフトの
如き部材を、ハウジングの如き別の部材内でセンタリン
グしなければならない各種の用途に用いることができる
ことが理解されよう。即ち、本発明のセンタリングリン
グは、強磁性流体シールに用いることに限定されるもの
ではない。
It will be appreciated that the centering mechanism of the present invention may be used in a variety of applications where a member such as a shaft must be centered within another member such as a housing. That is, the centering ring of the present invention is not limited to use in a ferrofluidic seal.

【0045】本技術分野における当業者であれば、本明
細書に記述した全てのパラメータが例示を意図したもの
であり、実際のパラメータはシールが用いられている特
定の用途に依存するものであることを容易に理解するで
あろう。従って、前述の実施例は例示としてのみ呈示さ
れたものであって、特許請求の範囲及びその均等の範囲
内において、本発明を上記に特定的に記述したのと異な
る形で実施することができることが理解されるであろ
う。
Those skilled in the art will appreciate that all parameters described herein are intended to be exemplary and the actual parameters will depend on the particular application for which the seal is being used. You will easily understand that. Therefore, the above-mentioned embodiments are presented only as examples, and within the scope of the claims and the equivalent thereof, the present invention can be carried out in a form different from that specifically described above. Will be understood.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】回転シャフトの周囲で作動する従来技術の強磁
性流体シールの断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a prior art ferrofluidic seal operating around a rotating shaft.

【図2】シャフトと同心及び非同心に設けられた極部片
の内側縁部の側面図である。
FIG. 2 is a side view of the inner edge of a pole piece concentrically and non-concentrically provided with the shaft.

【図3】本発明の1実施例によるセンタリングリングを
示す、強磁性流体シールの断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a ferrofluidic seal showing a centering ring according to one embodiment of the present invention.

【図4】図3の矢印Aの方向から見た、本発明の1実施
例によるセンタリングリングの側面図である。
4 is a side view of a centering ring according to an embodiment of the present invention, as viewed in the direction of arrow A in FIG.

【図5】図3の矢印Aの方向から見た、本発明の代替的
な実施例によるセンタリングリングの側面図である。
5 is a side view of a centering ring according to an alternative embodiment of the invention, as viewed in the direction of arrow A in FIG.

【図6】本発明の別の代替実施例による強磁性流体シー
ルの断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a ferrofluidic seal according to another alternative embodiment of the present invention.

【図7】本発明のさらに別の代替実施例による強磁性流
体シールの断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a ferrofluidic seal according to yet another alternative embodiment of the present invention.

【図8】本発明のさらに別の代替実施例による強磁性流
体シールの、上半分だけを示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing only the upper half of a ferrofluidic seal according to yet another alternative embodiment of the present invention.

【図9】図8の代替実施例のセンタリングリングの側面
図である。
9 is a side view of the centering ring of the alternative embodiment of FIG. 8. FIG.

【図10】本発明のさらに別の代替実施例による強磁性
流体シールの、上半分だけを示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing only the upper half of a ferrofluidic seal according to yet another alternative embodiment of the present invention.

【図11】本発明のさらに他の代替実施例による強磁性
流体シールの、上半分だけを示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing only the upper half of a ferrofluidic seal according to yet another alternative embodiment of the present invention.

【図12】本発明の1実施例による、摩耗性内側縁部を
有するセンタリングリングを示す、強磁性流体シールの
断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view of a ferrofluidic seal showing a centering ring having an abradable inner edge, according to one embodiment of the present invention.

【図13】図3の矢印Aの方向から見た、本発明のさら
に別の実施例によるセンタリングリングの側面図であ
る。
13 is a side view of a centering ring according to yet another embodiment of the present invention, as viewed in the direction of arrow A in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 強磁性流体シールモジュール 11 シール 12 シャフト 14,16,40 極部片 18 磁石 26,32,44,56,74,92 センタリングリ
ング 28,62,70 ハウジング 29 内側部分 31 内側縁部 33,51 外側縁部 35 内側縁部 37 外側表面 38 ギャップ 42 螺刻留め具 45 摩耗性材料 46 フィンガ 52 内側縁部 54 内側周縁 68 ハンドル
10 ferrofluid seal module 11 seal 12 shaft 14, 16, 40 pole piece 18 magnet 26, 32, 44, 56, 74, 92 centering ring 28, 62, 70 housing 29 inner portion 31 inner edge portion 33, 51 outer Edge 35 Inner Edge 37 Outer Surface 38 Gap 42 Threaded Fastener 45 Abrasive Material 46 Finger 52 Inner Edge 54 Inner Edge 68 Handle

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年10月21日[Submission date] October 21, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All drawings

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図4】 [Figure 4]

【図5】 [Figure 5]

【図9】 [Figure 9]

【図1】 [Figure 1]

【図2】 [Fig. 2]

【図3】 [Figure 3]

【図6】 [Figure 6]

【図7】 [Figure 7]

【図8】 [Figure 8]

【図10】 [Figure 10]

【図11】 FIG. 11

【図12】 [Fig. 12]

【図13】 [Fig. 13]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス・ジェイ・ブラック,ジュニア アメリカ合衆国ニューハンプシャー州 03054メリーマック,ワイヤー・ロード・ 84 (72)発明者 ポール・イー・マクマハン アメリカ合衆国ルイジアナ州70785ウォー カー,コリエル・11996 (72)発明者 ラリー・エイ・ハッフォード アメリカ合衆国カリフォルニア州92082ヴ ァレイ・センター,ヴィラ・シェラ・ロー ド・15350 (72)発明者 デイヴィッド・ティ・ムーネイ アメリカ合衆国カリフォルニア州94903サ ン・ラファエル,ラス・ガリナス・アヴェ ニュー・1065 (72)発明者 ロバート・シー・ワトキンス アメリカ合衆国ミシシッピー州39568パス カゴーラ,オリー・ヴァイス・ロード・ 8908 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Thomas J. Black, Jr. Wire Hawk Road, 03054, Mary Hackshire, New Hampshire, USA 84 (72) Inventor Paul E. McMahan, Louisiana, USA 70785 Walker, Coriel 11996 (72) Inventor Larry A. Hafford, Vila Shera Rhod, 15820 Valley Center, California, USA 15350 (72) Inventor David Tie Mooney, California, California 94903 San Rafael, Russ. Galinus Avenue 1065 (72) Inventor Robert Sea Watkins Mississippi, USA 39568 Pass Kagola, Oli Vice load 8908

Claims (41)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外面を有するシャフトの周囲にシールを
形成する強磁性流体シールについて用いるセンタリング
リングであって、前記強磁性流体シールが前記シャフト
の周りで軸方向に配置された磁場を生成する少なくとも
1つの磁石と少なくとも1つの極部片とを有し、前記極
部片が前記シャフトに向けて延在して前記極部片と前記
シャフトとの間でギャップを形成し、前記ギャップが強
磁性流体で充填可能であるものにおいて、前記センタリ
ングリングが、 前記シャフトの外面と接触する内側周縁を有する材料の
ブロックと、及び前記材料のブロックの内側周縁が前記
シャフトの外面と接触した場合に前記ギャップが前記シ
ャフトの周囲で実質的に均一となるよう、前記センタリ
ングリングを前記極部片に対して固定した関係で設ける
手段とからなる、センタリングリング。
1. A centering ring for use with a ferrofluidic seal forming a seal around a shaft having an outer surface, the ferrofluidic seal generating at least a magnetic field axially disposed about the shaft. A magnet and at least one pole piece, the pole piece extending toward the shaft to form a gap between the pole piece and the shaft, the gap being ferromagnetic; Fluid fillable, wherein the centering ring has a block of material having an inner peripheral edge that contacts the outer surface of the shaft, and the gap when the inner peripheral edge of the block of material contacts the outer surface of the shaft. So that the centering ring is fixed relative to the pole piece so that is substantially uniform around the shaft. Consisting of, centering ring.
【請求項2】 前記材料のブロックの内側周縁が第1の
円を規定し、前記シャフトの外面が第2の円を規定し、
これらの円が同心である、請求項1のセンタリングリン
グ。
2. The inner peripheral edge of the block of material defines a first circle and the outer surface of the shaft defines a second circle.
The centering ring of claim 1, wherein the circles are concentric.
【請求項3】 前記材料のブロックが摩耗タリングリン
グ。
3. A block of material is a wear talling ring.
【請求項4】 前記材料のブロックの内側周縁が複数の
フィンガを規定し、これらのフィンガは前記シャフトの
回転に際して前記シャフトと接触した場合に破壊除去さ
れるような形状でもって前記内側周縁に配置されてい
る、請求項1のセンタリングリング。
4. An inner peripheral edge of the block of material defines a plurality of fingers, the fingers being arranged on the inner peripheral edge in a shape such that they will be destroyed by contact with the shaft during rotation of the shaft. The centering ring according to claim 1, which is provided.
【請求項5】 センタリングリングを設ける前記手段
が、センタリングリングを永久的に設ける手段を含む、
請求項1のセンタリングリング。
5. The means for providing a centering ring comprises means for permanently providing a centering ring.
The centering ring according to claim 1.
【請求項6】 センタリングリングを設ける前記手段
が、センタリングリングを非永久的に設ける手段を含
む、請求項1のセンタリングリング。
6. The centering ring of claim 1, wherein said means for providing a centering ring comprises means for non-permanently providing a centering ring.
【請求項7】 センタリングリングを設ける前記手段
が、前記極部片に対するセンタリングリングの位置を調
整する手段を含む、請求項1のセンタリングリング。
7. The centering ring of claim 1, wherein the means for providing a centering ring includes means for adjusting the position of the centering ring with respect to the pole piece.
【請求項8】 センタリングリングを設けグを介して前
記極部片へと螺着される螺刻留め具を含む、請求項7の
センタリングリング。
8. The centering ring of claim 7 including a centering ring and a threaded fastener that is threadedly attached to the pole piece through the groove.
【請求項9】 センタリングリングを設ける前記手段
が、前記極部片に画定されセンタリングリングを受容す
るショルダ部を含む、請求項1のセンタリングリング。
9. The centering ring of claim 1, wherein the means for providing a centering ring includes a shoulder portion defined in the pole piece for receiving the centering ring.
【請求項10】 センタリングリングを設ける前記手段
が、シールハウジングに画定されセンタリングリングを
受容するショルダ部を含む、請求項1のセンタリングリ
ング。
10. The centering ring of claim 1, wherein the means for providing a centering ring includes a shoulder portion defined in the seal housing for receiving the centering ring.
【請求項11】 センタリングリングを非ルハウジング
に画定されセンタリングリングを受容する凹部を含む、
請求項6のセンタリングリング。
11. A centering ring is defined in the non-housing and includes a recess for receiving the centering ring.
The centering ring according to claim 6.
【請求項12】 センタリングリングがコード状形状を
有し、センタリングリングを非永久的に設ける前記手段
が、引っ張りに際してセンタリングリングを除去するよ
うセンタリングリングに取着されたハンドルをさらに含
む、請求項11のセンタリングリング。
12. The centering ring has a cord-like shape, and the means for non-permanently providing the centering ring further comprises a handle attached to the centering ring to remove the centering ring during pulling. Centering ring.
【請求項13】 センタリングリングを非永久的に設け
る前記手段が、シールハウジングの脚部を受容すべくセ
ンタリングリングに画定された凹部を含む、請求項6の
センタリングリング。
13. The centering ring of claim 6 wherein said means for non-permanently providing a centering ring includes a recess defined in the centering ring to receive a leg of the seal housing.
【請求項14】 センタリングリングを非永久的に設け
る前記手段が、シールハウジングに画定されたリップを
受容すべくセンタリングリングに画定された凹部を含
み、前記リップはセンタリングリングが除去される場合
に破壊除去される、請求項6のセンタリングリング。
14. The means for non-permanently providing a centering ring includes a recess defined in the centering ring to receive a lip defined in the seal housing, the lip breaking when the centering ring is removed. 7. The centering ring of claim 6, which is removed.
【請求項15】 前記シールが過圧に基づき周期的なバ
ーストを受け、前記材料のブロックの前記内側周縁が、
バーストに際してシールから押し退けられる強磁性流体
の大部分をシール内へと引き戻されるよう磁場内に保持
するよう構成配置されている、請求項1のセンタリング
リング。
15. The seal undergoes periodic bursts due to overpressure, the inner peripheral edge of the block of material comprising:
The centering ring of claim 1, configured and arranged to retain a majority of the ferrofluid that is displaced from the seal during a burst in a magnetic field such that it is withdrawn back into the seal.
【請求項16】 外面を有するシャフトの周囲にシール
を形成する強磁性流体シールについて用いるセンタリン
グリングであって、前記強磁性流体シールが前記シャフ
トの周りで軸方向に配置された磁場を生成する少なくと
も1つの磁石と少なくとも1つの極部片とを有し、前記
極部片が前記シャフトに向けて延在して前記極部片と前
記シャフトとの間でギャップを形成し、前記ギャップが
強磁性流体で充填されているものにおいて、前記センタ
リングリングが、 前記シャフトの外面と接触する環状の内側周縁を有する
材料のブロックと、及び前記材料のブロックの内側周縁
が前記シャフトの外面と接触した場合に前記ギャップが
前記シャフトの周囲で実質的に均一となるよう、前記セ
ンタリングリングを前記極部片に対して固定した関係で
永久的に設ける手段とからなる、センタリングリング。
16. A centering ring for use with a ferrofluidic seal forming a seal around a shaft having an outer surface, the ferrofluidic seal producing at least a magnetic field axially disposed about the shaft. A magnet and at least one pole piece, the pole piece extending toward the shaft to form a gap between the pole piece and the shaft, the gap being ferromagnetic; Filled with a fluid, wherein the centering ring comprises a block of material having an annular inner peripheral edge in contact with the outer surface of the shaft, and an inner peripheral edge of the block of material in contact with the outer surface of the shaft. The centering ring is fixed with respect to the pole piece so that the gap is substantially uniform around the shaft. Consisting of Hisashi to provide means, centering ring.
【請求項17】 前記材料のブロックが摩耗性材料から
なる、請求項16のセンタリングリング。
17. The centering ring of claim 16, wherein the block of material comprises an abrasive material.
【請求項18】 前記材料のブロックの内側周縁が複数
のフィンガを規定し、これらのフィンガは前記シャフト
の回転に際して前記シャフトと接触した場合に破壊除去
されるような形状でもって前記内側周縁に配置されてい
る、請求項16のセンタリングリング。
18. An inner peripheral edge of the block of material defines a plurality of fingers, the fingers being arranged on the inner peripheral edge in a shape such that they will be destroyed when they come into contact with the shaft during rotation of the shaft. The centering ring according to claim 16, which is provided.
【請求項19】 センタリングリングを永久的に設ける
前記手段が、センタリングリングを介して前記極部片へ
と螺着される螺刻留め具を含む、請求項16のセンタリ
ングリング。
19. The centering ring of claim 16 wherein said means for permanently providing a centering ring comprises a threaded fastener that is threadedly attached to said pole piece through the centering ring.
【請求項20】 センタリングリングを永久的に設ける
前記手段が、前記極部片に画定されセンタリングリング
を受容するショルダ部を含む、請求項16のセンタリン
グリング。
20. The centering ring of claim 16, wherein said means for permanently providing a centering ring includes a shoulder portion defined in said pole piece for receiving a centering ring.
【請求項21】 センタリングリングを永久的に設ける
前記手段が、シールハウジングに画定されセンタリング
リングを受容するショルダ部を含む、請求項16のセン
タリングリング。
21. The centering ring of claim 16 wherein said means for permanently providing a centering ring includes a shoulder portion defined in the seal housing for receiving the centering ring.
【請求項22】 前記シールが過圧に基づき周期的なバ
ーストを受け、前記材料のブロックの前記内側周縁が、
バーストに際してシールから押し退けられる強磁性流体
の大部分をシール内へと引き戻されるよう磁場内に保持
するよう構成配置されている、請求項16のセンタリン
グリング。
22. The seal undergoes periodic bursts due to overpressure, and the inner peripheral edge of the block of material comprises:
17. The centering ring of claim 16, configured and arranged to retain a majority of the ferrofluid that is displaced from the seal upon burst into a magnetic field so that it is withdrawn back into the seal.
【請求項23】 外面を有するシャフトの周囲にシール
を形成する強磁性流体シールについて用いるセンタリン
グリングであって、前記強磁性流体シールが前記シャフ
トの周りで軸方向に配置された磁場を生成する少なくと
も1つの磁石と少なくとも1つの極部片とを有し、前記
極部片が前記シャフトに向けて延在して前記極部片と前
記シャフトとの間でギャップを形成し、前記ギャップが
強磁性流体で充填されているものにおいて、前記センタ
リングリングが、 前記シャフトの外面と接触する環状の内側周縁を有す
る、相互に隣接して配置された少なくとも2つの材料の
ブロックと、及び前記材料のブロックの内側周縁が前記
シャフトの外面と接触した場合に前記ギャップが前記シ
ャフトの周囲で実質的に均一となるよう、前記センタリ
ングリングを前記極部片に対して固定した関係で非永久
的に設ける手段とからなる、センタリングリング。
23. A centering ring for use with a ferrofluidic seal forming a seal around a shaft having an outer surface, the ferrofluidic seal producing at least a magnetic field axially disposed about the shaft. A magnet and at least one pole piece, the pole piece extending toward the shaft to form a gap between the pole piece and the shaft, the gap being ferromagnetic; Fluid-filled, the centering ring having at least two blocks of material arranged adjacent to each other having an annular inner peripheral edge in contact with the outer surface of the shaft, and of the block of material The centering is such that the gap is substantially uniform around the shaft when the inner peripheral edge contacts the outer surface of the shaft. Comprising a non-permanent providing means in a fixed relationship ring against the pole piece, the centering ring.
【請求項24】 センタリングリングを非永久的に設け
る前記手段が、前記極部片に画定されセンタリングリン
グを受容するショルダ部を含む、請求項23のセンタリ
ングリング。
24. The centering ring of claim 23, wherein the means for non-permanently providing a centering ring includes a shoulder portion defined in the pole piece for receiving the centering ring.
【請求項25】 センタリングリングを非永久的に設け
る前記手段が、シールハウジングに画定されセンタリン
グリングを受容する凹部を含む、請求項23のセンタリ
ングリング。
25. The centering ring of claim 23, wherein said means for non-permanently providing a centering ring includes a recess defined in the seal housing to receive the centering ring.
【請求項26】 センタリングリングを非永久的に設け
る前記手段が、シールハウジングの脚部を受容すべくセ
ンタリングリングに画定された凹部を含む、請求項23
のセンタリングリング。
26. The means for non-permanently providing a centering ring comprises a recess defined in the centering ring for receiving a leg of a seal housing.
Centering ring.
【請求項27】 センタリングリングを非永久的に設け
る前記手段が、シールハウジングに画定されたリップを
受容すべくセンタリングリングに画定された凹部を含
み、前記リップはセンタリングリングが除去される場合
に破壊除去される、請求項23のセンタリングリング。
27. The means for non-permanently providing a centering ring includes a recess defined in the centering ring to receive a lip defined in the seal housing, the lip breaking when the centering ring is removed. 24. The centering ring of claim 23, which is removed.
【請求項28】 前記シールが過圧に基づき周期的なバ
ーストを受け、前記材料のブロックの前記内側周縁が、
バーストに際してシールから押し退けられる強磁性流体
の大部分をシール内へと引き戻されるよう磁場内に保持
するよう構成配置されている、請求項23のセンタリン
グリング。
28. The seal undergoes periodic bursts due to overpressure, and the inner periphery of the block of material comprises:
24. The centering ring of claim 23, configured and arranged to retain a majority of the ferrofluid that is displaced from the seal upon burst into a magnetic field so that it is withdrawn back into the seal.
【請求項29】 磁気透過性シャフトの周囲にスライド
して密封を行うよう構成されたシール装置であって、 前記シャフトの周囲に軸方向に配設されて磁場を生成す
る少なくとも1つの磁石と、 前記シャフトの周囲に軸方向に配設された少なくとも1
つの極部片であって、前記シャフトに向かって延在して
極部片とシャフトとの間に強磁性流体で充填可能なギャ
ップを形成する極部片と、 前記シャフトの外面に接触する内側周縁を有するセンタ
リングリングと、及び前記センタリングリングの内側周
縁が前記シャフトの外面に接触した場合に前記ギャップ
が前記シャフトの周囲で実質的に一様となるよう、前記
極部片に対して固定した関係で前記センタリングリング
を設ける手段とからなる、シール装置。
29. A sealing device configured to slide around a magnetically permeable shaft to provide a seal, the at least one magnet axially disposed around the shaft to generate a magnetic field, At least one disposed axially around the shaft
Two pole pieces, the pole pieces extending toward the shaft to form a gap between the pole piece and the shaft that can be filled with a ferrofluid; and an inner side that contacts the outer surface of the shaft. A centering ring having a peripheral edge and fixed to the pole piece such that the gap is substantially uniform around the shaft when the inner peripheral edge of the centering ring contacts the outer surface of the shaft. And a means for providing the centering ring in relation to each other.
【請求項30】 センタリングリングを設ける前記手段
が、センタリングリングを永久的に設ける手段を含む、
請求項29のシール装置。
30. The means for providing a centering ring comprises means for permanently providing a centering ring.
The sealing device according to claim 29.
【請求項31】 センタリングリングを設ける前記手段
が、センタリングリングを非永久的に設ける手段を含
む、請求項29のシール装置。
31. The sealing device of claim 29, wherein said means for providing a centering ring comprises means for non-permanently providing a centering ring.
【請求項32】 センタリングリングを設ける前記手段
が、前記極部片に対するセンタリングリングの位置を調
整する手段を含む、請求項31のシール装置。
32. The sealing device of claim 31, wherein the means for providing a centering ring includes means for adjusting the position of the centering ring with respect to the pole piece.
【請求項33】 センタリングリングを設ける前記手段
が、センタリングリングを介して前記極部片へと螺着さ
れる螺刻留め具を含む、請求項32のシール装置。
33. The sealing device of claim 32, wherein said means for providing a centering ring comprises a threaded fastener screwed to said pole piece through the centering ring.
【請求項34】 センタリングリングを設ける前記手段
が、前記極部片に画定されセンタリングリングを受容す
るショルダ部を含む、請求項29のシール装置。
34. The sealing device of claim 29, wherein said means for providing a centering ring comprises a shoulder defined in said pole piece for receiving a centering ring.
【請求項35】 センタリングリングを設ける前記手段
が、シールハウジングに画定されセンタリングリングを
受容するショルダ部を含む、請求項29のシール装置。
35. The sealing device of claim 29, wherein said means for providing a centering ring comprises a shoulder portion defined in the seal housing for receiving the centering ring.
【請求項36】 センタリングリングを非永久的に設け
る前記手段が、シールハウジングに画定されセンタリン
グリングを受容する凹部を含む、請求項31のシール装
置。
36. The sealing device of claim 31, wherein said means for non-permanently providing a centering ring comprises a recess defined in the seal housing for receiving the centering ring.
【請求項37】 センタリングリングがコード状形状を
有し、センタリングリングを非永久的に設ける前記手段
が、引っ張りに際してセンタリングリングを除去するよ
うセンタリングリングに取着されたハンドルをさらに含
む、請求項36のシール装置。
37. The centering ring has a cord-like shape, and the means for non-permanently providing the centering ring further comprises a handle attached to the centering ring to remove the centering ring upon pulling. Sealing device.
【請求項38】 センタリングリングを非永久的に設け
る前記手段が、シールハウジングの脚部を受容すべくセ
ンタリングリングに画定された凹部を含む、請求項31
のシール装置。
38. The means for non-permanently providing a centering ring comprises a recess defined in the centering ring for receiving a leg of a seal housing.
Sealing device.
【請求項39】 センタリングリングを非永久的に設け
る前記手段が、シールハウジングに画定されたリップを
受容すべくセンタリングリングに画定された凹部を含
み、前記リップはセンタリングリングが除去される場合
に破壊除去される、請求項31のシール装置。
39. The means for non-permanently providing a centering ring includes a recess defined in the centering ring to receive a lip defined in the seal housing, the lip breaking when the centering ring is removed. 32. The sealing device of claim 31, which is removed.
【請求項40】 前記シールが過圧に基づき周期的なバ
ーストを受け、前記材料のブロックの前記内側周縁が、
バーストに際してシールから押し退けられる強磁性流体
の大部分をシール内へと引き戻されるよう磁場内に保持
するよう構成配置されている、請求項29のシール装
置。
40. The seal undergoes periodic bursts due to overpressure, and the inner peripheral edge of the block of material comprises:
30. The sealing device of claim 29, configured and arranged to retain a majority of the ferrofluid that is displaced from the seal during a burst in a magnetic field such that it is withdrawn back into the seal.
【請求項41】 外面を有するシャフトの周囲に有効シ
ール領域を有するシールを形成する強磁性流体シールに
ついて用いる強磁性流体保持装置であって、前記強磁性
流体シールが前記シャフトの周りに配設された磁場を生
成する少なくとも1つの磁石と少なくとも1つの環状の
極部片とを有し、前記少なくとも1つの極部片が前記シ
ャフトに向けて延在して前記極部片と前記シャフトとの
間でギャップを形成し、前記ギャップが強磁性流体で充
填可能であるものにおいて、前記装置が、 前記シャフトの外面と近接する内側周縁を有する材料の
ブロックと、及び過圧に基づくバーストに際してシール
から押し退けられた強磁性流体が前記極部片の付近の位
置に保持されて、押し退けられた強磁性流体が磁場によ
り前記有効シール領域内へと引き戻されるよう、前記材
料のブロックを前記極部片に近接した関係で設ける手段
とからなる装置。
41. A ferrofluidic retainer for use with a ferrofluidic seal for forming a seal having an effective seal area about a shaft having an outer surface, the ferrofluidic seal being disposed about the shaft. A magnetic field generating at least one magnet and at least one annular pole piece, the at least one pole piece extending toward the shaft between the pole piece and the shaft. A gap in which the gap is fillable with a ferrofluid, the device comprises a block of material having an inner peripheral edge proximate to the outer surface of the shaft, and pushing out of the seal upon bursting due to overpressure. The retained ferrofluid is held in a position near the pole piece and the displaced ferrofluid is drawn into the effective seal area by the magnetic field. Returned As, and means provided in the vicinity of a block of said material in said pole piece relationship apparatus.
JP5253364A 1992-10-08 1993-10-08 Ferromagnetic fluid seal centering ring Pending JPH06193742A (en)

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US96081892A 1992-10-08 1992-10-08
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